[發明專利]一種單裂紋最先起裂位置及擴展速率的測試方法

在審

• 申請號: 201811495816.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109556958A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 劉艷章;王劉寶;李凱兵;蔡原田;黃詩冰;葉義成;王其虎;郭赟林;肖金濤
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

1.一種單裂紋最先起裂位置及擴展速率的測試方法，其特征在于所述測試方法的具體步驟是：

步驟一、安裝單裂紋測試裝置

單裂紋測試裝置包括單軸壓縮試驗機(1)、裂紋擴展監測儀(6)和高速攝影機(7)；先在待測試樣(2)的表面沿垂直方向等間距地粘貼有6個微敏電阻貼片(3)，6個微敏電阻貼片(3)中的最上一個和最下一個與待測試樣(2)對應的上端和下端的距離均為9～11mm；

第一電纜(4)的6根電線的各自一端依次與6個微敏電阻貼片(3)的各自一端對應連接，第一電纜(4)的6根電線的各自另一端分別通過第一排針與裂紋擴展監測儀(6)中的第一排母(17)連接；第二電纜(5)的6根電線的各自一端依次與6個微敏電阻貼片(3)的各自另一端對應連接，第二電纜(5)的6根電線的各自另一端分別通過第二排針與裂紋擴展監測儀(6)中的第二排母(18)對應連接；

所述裂紋擴展監測儀(6)的結構是：電源(9)的正極通過開關(10)與保護電阻(11)一端連接，保護電阻(11)的另一端與電流表(12)的正極和電壓表(13)的正極連接；電流表(12)的負極與電阻(15)的一端連接，電阻(15)的另一端與第一焊接板(16)連接，第一焊接板(16)上的6根電線分別與裂紋擴展監測儀(6)中的第一排母(17)對應連接；電壓表(13)的負極通過秒表(14)與電阻(15)的另一端連接；

電源(9)的負極通過第二焊接板(20)與指示燈(19)的一端連接，指示燈(19)的另一端與第二焊接板(20)相連，第二焊接板(20)的6根電線分別與裂紋擴展監測儀(6)中的第二排母(18)對應連接；

高速攝影機(7)與計算機(8)連接，高速攝影機(7)的鏡頭對準裂紋擴展監測儀(6)上的指示燈(19)；

步驟二、測試

先將待測試樣(2)置于單軸壓縮試驗機(1)的工作平臺上，裂紋擴展監測儀(6)通過開關(9)接通電源，打開高速攝影機(7)；再啟動單軸壓縮試驗機(1)，單軸壓縮試驗機(1)采用位移控制，位移控制的工作速率為0.01mm/s；當待測試樣(2)的負荷達到0.1kN～0.2kN時，單軸壓縮試驗機(1)切換為負荷控制，負荷控制的工作速率為0.02kN/s～0.2kN/s；

在負荷控制過程中：當6個指示燈(19)中的一個指示燈第一個熄滅時，第一個熄滅的指示燈記為第一熄滅指示燈，高速攝影機(7)拍攝第一熄滅指示燈位置；與第一熄滅指示燈相連接的微敏電阻貼片(3)記為第一微敏電阻貼片(31)，即第一微敏電阻貼片(31)發生張拉破壞，則粘貼有第一微敏電阻貼片(31)的待測試樣(2)處產生了裂紋；秒表(14)同時記錄電壓表(13)示數發生變化的時刻t₁；

當6個指示燈(19)中的另一個指示燈第二個熄滅時，第二個熄滅的指示燈記為第二熄滅指示燈，高速攝影機(7)拍攝第二熄滅指示燈位置；與第二熄滅指示燈相連接的微敏電阻貼片(3)記為第二微敏電阻貼片(32)，即第二微敏電阻貼片(32)發生張拉破壞，則粘貼有第二微敏電阻貼片(32)的待測試樣(2)處產生了裂紋；秒表(14)同時記錄電壓表(13)示數發生變化的時刻t₂；

……；

當6個指示燈(19)中的最后一個指示燈熄滅時，最后一個熄滅的指示燈為第六熄滅指示燈，高速攝影機(7)拍攝最后一個熄滅指示燈位置；與第六熄滅指示燈相連接的微敏電阻貼片(3)記為第六微敏電阻貼片(36)，即第六微敏電阻貼片(36)發生張拉破壞，則粘貼有第六微敏電阻貼片(36)的待測試樣(2)處產生了裂紋；秒表(14)同時記錄電壓表(13)示數發生變化的時刻t₆；

此時，關閉單軸壓縮試驗機(1)，斷開開關(10)，再將待測試樣(2)從單軸壓縮試驗機(1)的工作平臺上取出，斷開微敏電阻貼片(3)與第一電纜(4)和第二電纜(5)的接線；關閉高速攝影機(7)；

步驟三、數據處理

依據高速攝影機(7)拍攝到的裂紋擴展監測儀(6)中6個指示燈(19)熄滅的順序，測試人員在畫有待測試樣(2)形態的白紙上標出第一微敏電阻貼片(31)的斷裂位置、第二微敏電阻貼片(32)的斷裂位置、……、第六微敏電阻貼片(36)的斷裂位置；用線條連接畫有待測試樣(2)形態的白紙上的六處微敏電阻貼片的斷裂位置，該線條最終形態即為裂紋擴展軌跡線，畫有待測試樣(2)形態的白紙上標出的第一微敏電阻貼片(31)的斷裂位置為裂紋最先起裂位置；

再根據高速攝影機(7)拍攝到的裂紋擴展監測儀(6)中的6個指示燈(19)熄滅的順序，測量第一微敏電阻貼片(31)和第二微敏電阻貼片(32)斷裂處的實際距離L₁₂，則第一微敏電阻貼片(31)和第二微敏電阻貼片(32)斷裂處的裂紋擴展速率

然后測量第二微敏電阻貼片(32)和第三微敏電阻貼片(33)斷裂處的實際距離L₂₃，則第二微敏電阻貼片(32)和第三微敏電阻貼片(33)斷裂處的裂紋擴展速率

……；

最后測量第五微敏電阻貼片(35)和第六微敏電阻貼片(36)斷裂處的實際距離L₅₆，則第五微敏電阻貼片(35)和第六微敏電阻貼片(36)斷裂處的裂紋擴展速率

待測試樣(3)的裂紋擴展平均速率即所述平均速率v為待測試樣(2)的單裂紋擴展速率。